KR19990037011A - 탄성재료 제품용 보강직물 및 이 보강직물을 포함하는 탄성재료제품 - Google Patents

탄성재료 제품용 보강직물 및 이 보강직물을 포함하는 탄성재료제품 Download PDF

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지아네시 피에르 지오반니
피렐리 코디나멘토 뉴아티씨 소시에떼 퍼 아찌오니
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Abstract

본 발명은 적어도 인장강도을 가지며, 소정의 방향으로 놓여져 있으며, 평행하며 평면상에서 서로 인접한 복수의 섬유형 요소를 포함하는 탄성재료로 제조되는 제품을 위한 보강 텍스타일, 특히 공기 타이어를 제공한다. 보강 요소, 바람직하게 코드는, 탄성재료내로 편입되며, 또한 적어도 텍스타일 부피의 최대 40%를 차지한다.

Description

탄성재료 제품용 보강직물 및 이 보강직물을 포함하는 탄성재료 제품
본 발명은 엘라스토머에 기초한 재료로 만든 제품에 관한 것이며, 본 발명의 이 이하의 설명에서는 일반적인 방식으로 탄성재료 또는 고무 화합물로 부른다. 본 발명은 특히 이러한 제품을 제조하는 데 사용하는 고무 처리된 직물과 이 에 대한 보강 요소에 관한 것이며, 특히 차량 바퀴용 공기 타이어에 관한 것이다.
고무 처리된 직물은 탄성재료로부터 완제품을 만드는 데 있어서 대단히 중요한 반제품이다. 일반적으로, 이 고무 처리된 직물은 최소한도 탄성이 있고 서로 평행하고 이웃해 위치하며 고무 화합물 속에 완전히 들어 있는 다수개의 섬유 보강 요소를 포함한다.
이 고무 처리된 직물은 잘 알려진 방법과 공정으로 위의 보강 요소를 고무화합물 층 내에 층의 길이 방향으로 배열하여 길이가 무한대인 연속적인 형태로, 즉 길이가 폭보다 훨씬 크게 형성된다.
이렇게 형성된 직물을 소정의 각도로 횡 방향으로 소정의 크기로 잘라서 다시 폭 방향으로 보강 직물이 길이 방향에 대하여 소정 각도가 되게 길게 붙여서 한 개의 연속된 스트립이 되게 한다.
이 스트립을 적절한 크기로 잘라서 완제품의 다른 구성요소와 함께 조합하여 완제품을 만드는 데 있어서 직물의 역할을 하는 직물 요소가 되게 한다. 즉, 예를 들면, 다음에 보이는 바와 같이, 공기 타이어에 있어서, 이 직물 요소는 공기 타이어 구조 내에서 여러 가지 방식으로 설치되어 감싸는 재료나, 스트립 재료나, 둘레의 마감재나, 루푸(loop)재료로 사용된다.
이와 같이 고무 처리된 재료를 사용함으로서, 보강 요소를 원하는 방법으로 원하는 위치에, 정확히는, 간단하고 경제적으로 완제품 구조 내에 설치할 수 있다.
위의 섬유 보강 요소는 자연산 또는 합성의 직물이나 금속 등의 각종 재료로 제조할 수 있고, 단 섬유 선, 즉 한 개의 선이나 꼬아 만든 단 섬유 선이나, 또는 단 섬유 선을 합쳐서 만든 묶음이나, 또는 다수개의 단 섬유 선을 꼬은 것이나 묶음을 소정의 형태로 서로 꼬아서 만든 코드(cord)로 만들 수 있다.
본 설명에서는 "선"이라는 단어는 공기 타이어 기술에서 사용하는 금속선을 지칭하고, "단섬유선(monofilament)" 또는 "섬유선(floss)"은 고무 제품에 제조 기술에 공통으로 사용되는 자연산 이든 합성의 것이든 간에 직물 섬유를 가리킨다.
이러한 보강 섬유를 포함하는 제품으로는, 예를 들어, 공기 타이어, 동력 전달 벨트, 콘베이어 벨트, 가압 유체 운반용 호스 등이 있다.
사용 기간, 기계적 강도의 면에서의 고무 제품의 성능, 특히 공기 타이어의 경우의 도로 성능은, 주로 가해지는 응력에 견디는 기능, 특히 공기 타이어의 경우에는 도로 상에서 사용함으로 해서 생기는 응력과 팽창 압력을 포함하는 보강 요소의 기계적 특성에 좌우된다.
일반적으로 본 발명이 관계되어 있는 공기 타이어는 한 쌍의 원주 방향으로 연장 불가한(일반적인 비드 코어(bead core)) 환형 금속 코어(core)의 주위를 가장자리가 감싸고 있는 적어도 하나의 고무 처리된 직물(케이싱 플라이(casing ply))을 포함하는 토로이드 형상(toroidal shape)의 케이싱과, 위의 케이싱의 맨 위 부분에 설치하는 트레드 밴드(tread band)와, 고무 처리된 섬유(벨트)의 플라이가 하나 이상 방사상으로 겹쳐서 형성된 위의 케이싱과 트레드 사이의 브리카(breaker) 구조로 구성되는 데, 이 고무 처리된 섬유는 적어도 인장력이 있는 다수개의 보강 요소, 즉 보통의 코드(cord)로 구성되는 데, 이것은 서로 간에 가까이 설치되어 있고 평행하며, 소정의 방향으로 배열되고 고무 화합물 판 내에 들어 있다.
더 정확히 말하면, 바람직하게는 케이싱 플라이(casing ply) 코드는 타이어 회전 축을 포함하는 반경 평면에 놓이는 반면, 바람직하게는 벨트의 코드는 이웃하는 벨트에서 서로 간에 각도를 갖고 설치되고 방사상의 가장 외부 벨트에서 타이어의 적도 평면에 평행하게 배열된다.
자동차용 타이어에서는, 위의 코드는 케이싱 플라이 및 방사상 가장 외부 벨트에서는 바람직하게는 텍스타일 타입인 반면, 방사상으로 가장 내부의 벨트에서는 금속제 코드이다.
텍스타일 코드는 코드를 형성하기 위하여 사용된 섬유의 카운트와 사용된 꼬은 줄(strand)의 수를 표시하는 숫자 표시로 구분한다. 단어 "스트랜드(strand)"는 한 묶음의 섬유나 단 섬유 선을 꼬아 만든 것을 말하며, "카운트"는 dTex 단위로 표시된 10000m 길이 섬유의 그램(g) 표시 무게이거나, 데니어(denier)로 표시된 9000m 길이의 그램 표시 무게이다.
현재에는, 공기 타이어용 고무 처리된 직물에 사용되는 텍스타일 코드는 900dTex 이상의 카운트를 가진 둘 내지 세 개의 스트랜드로 구성된다. 예를 들어, 카운트 1840/2, 1840/3, 또는 2440/2의 레이온(rayon) 코드, 카운트 940/2와 1400/2의 나일론6 또는 나일론66 코드, 또는 카운트 1670/2, 1100/2 또는 2440/2의 합성 섬유(아라미드 또는 폴리에스터) 코드를 케이싱 직물로 사용한다.
기지의 코드는 보통 0.7mm 대의 직경을 가지고 있고 약 1mm 두께의 직물 속에 넣게 되는 데, 이때의 직물 내의 코드 밀도는 60 내지 120 코드/dm(데시미터)가 된다.
위의 코드로 보강된 공기 타이어용 직물과 이를 이용한 타이어는 예를 들어 미합중국 특허 3,616,832와 3,929,180에 개시되어 있다.
특히, 미합중국특허 3,616,832는 카운트 1650/2 데니어 및 밀도 38 코드/5cm, 즉 76 코드/dm의 레이온 코드제의 두 개의 케이싱 플라이로 형성된 방사상 케이싱의 타이어를 개시하고 있다.
벨트 어셈블리는 카운트 1650/3 데니어 및 30코드/5cm, 즉 60 코드/dm의 레이온 코드제의 네 개의 직물 벨트로 형성된다.
본 타이어는 또 다른 타이어와 비교되는 데, 이 비교 타이어는 동일한 레이온 케이싱과, 카운트 2000/2 데니어의, 밀도 30 코드/5cm로 분포된, 즉 60 코드/dm의 펜(PEN)으로 알려진 폴리에틸렌 나프탈렌 2,6 디카복실레이트 코드의 네 개의 직물 벨트로 형성된 벨트 어셈블리로 구성된다.
레이온 케이싱에 대한 대안으로서, 펜(PEN) 코드로된 동일한 브리커 구조를 갖는 것으로서, 인용된 특허는 똑 같은 수의 플라이(ply)를 갖고 있는 또 다른 케이싱들을 개시하고 있는 데, 제일의 경우에는 카운트 1000/3 데니어와 밀도 35 코드/5cm 즉 70 코드/dm의 펫(PET)로 알려진 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유 코드로 구성된 것을 개시하고 있고, 제 이의 경우는 카운트 1260/2 데니어와 밀도 33 코드/5cm 즉 66 코드/dm의 나일론6 코드로 구성된 것을 개시하고 있다.
상기 인용 특허는 레이온 케이싱 및 PEN 코드 이루어진 동일한 브레이커구조(the same breaker structure)로서, 동일한 플라이를 갖는 케이싱을 기술하고 있는데, 이는 첫 번째 경우에는 PET로 알려진 폴리에틸렌 테리프탈레이트와, 카운트가 1000/3인 데니어와 5cm당 35 코드 밀도 즉, 70 코드/dm을 갖는 직물 코드와, 두 번째 경우에는 카운트가 1260/2인 데니어와와 5cm 당 33 코드 밀도 즉, 66 코드/dm를 구비한다.
미국 특허 번호 제3,929,180호에는 일련의 상대적인 실시예로서 2개의 공기 타이어를 기술하고 있는데, 이들 모두는 5cm당 35코드 밀도로 보강된 2개의 플라이에 의해서 형성된 방사상 케이싱을 갖고; 제1타이어의 케이싱은 카운트가 1650/3인 데니어 갖는 레이온 코드와; 제2타이어의 케이싱은 카운트가 2000/2 PEN 코드를 갖는다. 양 타이어 모두는, 벨트 어셈블리가 카운트가 1000/2인 데니어 갖는 4개의 직물 벨트에 의해 형성되고, 5cm당 35 코드 밀도를 갖게 분포된다.
이를 종합하면, 공기 타이어 기술의 현재 개발 방향은 더욱 더 고성능의 기능을 제공하는 점차로 전문화된 제품을 향하여 나아가고 있으며, 이는 좀더 경량화된 타이어 개발을 하는데 있어서 강력한 자극제가 되고 있다.
이러한 상황에서, 출원인은 사용중에도 타이어의 기계적 강도와 특성과 타이어의 작용 및 특히 방향 안정성과 안락성에 본질적으로 악영향을 미치지 않는 공기 타이어 케이싱의 중량 감소에 대한 문제점을 해결할수 있는 방안을 발견하였다.
이러한 점에서, 당면한 문제점은 그리 간단하거나 자명하지 않은데, 이는 공기 타이어 기술에 있어서 현재의 경향이 보강 직물의 무게를 감소 시키는 대신에 보강 직물중 특히 텍스타일 코드로 보강된 직물에 대해서, 그 중에서도 특히 케이싱 플라이에 대해서 현재 중량을 유지하는고 있기 때문이다.
이러한 이유는 오늘날 고무 처리된 직물에 있어서, 보강 요소의 부피 퍼센트는 직물 총부피의 최소 45%이고, 이러한 퍼센트는 타이어의 기계적 강도 및/또는 품질에 손상을 입히는 위험을 분명히 존재시키게 된다.
보강 코드에 관하여, 오늘날에는 이러한 코드는 0.7mm 이상의 직경에 대응하게 상기 언급한 카운트를 갖고 있다. 낮은 카운트의 사용은 추천될 만한 것이 아닌데, 이는 강한 재질의 상기 부피로 복귀하는 것은 코드의 충분한 고무 처리 특히, 축방향으로 인접한 코드의 사이에서 고무 처리가 불가능한 밀도를 필요로 하기 때문이다.
한편, 최종 완제품의 품질 저하와 안전에 대한 위험을 수반하면서 보강 코드의 고무를 적어도 벗기지 않고 더 이상 줄일수 없을 만큼 이미 충분히 얇은 직물에서 고무양을 감소시킬수 없다는 점도 고려해야 한다.
주어진 기술의 현상태에서, 출원인은 우연히 다음의 것을 알게 되었다. 즉, 출원인은, 적어도 인장력이 있는 직물 전체 부피에 대하여 위에 언급한 보강 요소의 카운트와 체적 퍼센트 두 가지를 다 줄임으로서, 고무 처리된 직물을 포함하는 탄성 재료로 제조된 제품의 중량을 줄이는 이점을 얻으면서도 제품의 성능을 증가시키거나, 아니면 최소 한도 전과 같이 유지할 수 있다는 것을 알아냈다.
본 발명의 이러한 특징은 부피 퍼센트로 탄성 매트릭스에 포함된 섬유 보강 요소로 오로지 구성된 직물의 강한 부분의 감소에 관한 성능 및 기계적 강도에 대한 개선을 예측할 수 없었다는 점에서 예상치 못한 것이다. 상기 고무 화합물은 통상적으로 인장 강도가 부족하다고 여겨진다.
따라서 얻어진 결과는 예상치 못한 것이다: 본 발명에 따른 실시예의 상세한 설명이 있은 후, 발견된 개선점에 대해 가능한 기술적 설명을 할 것이다.
본 발명의 목적을 위해, 상기 보강 요소의 부피 퍼센트는 단위 폭의 직물층의 단면에 관하여, 상기 보강 요소의 부피(요소들의 밀도에 그들 직경의 제곱의 π/4를 곱한 것)를 상기 직물의 전체 부피(상기 직물의 양쪽 표면상에서 상기 보강 요소들을 감싸고 있는 고무 시트의 두께를 상기 보강 요소의 직경에 더한 것)와 관련지어 발견된다.
또 다시, 본 발명의 목적을 위해, 최종 완제품에 관하여, 아래에서 확인되고 설명된 임계값을 계산한 것에 관해, 상기 직물의 의미있는 부피는 전체 두께가 0.8 mm이고, 인접한 코드의 층의 양쪽 표면상에 동일한 두께의 화합물을 가진 직물의 부피이다.
도 1은 본 발명에 따른 적어도 하나의 보강 직물을 포함하는 방사상 타이어의, 부품이 제거된 부분 사시도를 나타낸다.
도 2는 도 1에 도시된 타이어의 본 발명에 따른 섬유의 부분 횡단면도를 나타낸다.
도 3은 종래에 따른 직물과 비교하여 본 발명에 따른 직물의 횡단면도를 동시에 나타낸다.
따라서, 본 발명의 제1 형태는 적어도 인장강도를 가지고, 서로 평행하게 인접하며, 탄성 재료에 포함된 복수의 필라멘트형 요소를 포함하는 탄성 재료 등으로 만든 제품에 고무처리된 보강 직물에 관한 것이고, 상기 필라멘트형 요소는 상기 직물의 부피에 대해 최대 40%, 더욱 바람직하게는 많아야 35%를 구성하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게 상기 필라멘트형 보강 요소는 420/2 와 840/2 dTex 사이의 카운트를 가진 텍스타일(textile) 코드이고; 상기 코드는 적당한 인장 강도를 제공하기 위해 적어도 125 코드/dm의 밀도, 다시 말하면 직물의 폭의 데시미터당 125 코드의 밀도, 더욱 바람직하게는 125와 280 사이의 코드/dm의 밀도를 가진 고무처리된 직물에 포함된 것이다. 상기 코드에 포함되는 직물은 전체 두께가 0.8 mm 미만인 것이 바람직하다.
바람직한 실시예에서 고무처리된 직물은 서로 평행하게 인접하고, 직물의 탄성 재료에 포함된 복수의 텍스타일 코드를 포함하고, 상기 코드는 550/2 dTex의 카운트를 가지는 것을 특징으로 한다.
바람직하게 코드들은 128과 224 사이의 코드/dm의 밀도를 가진 직물에 분포되어 있다.
본 발명의 제2 형태는 보강 직물을 포함하는 탄성 재료로 만든 다양한 제품, 예를 들면, 전달 벨트, 유체용 호스, 컨베이어 벨트, 특히, 본 발명이 특별히 관심을 가지고 있는 공기 타이어에 관한 것이다.
본 발명의 제3 형태는 고무처리된 직물에 의해 형성된 적어도 하나의 케이싱 플라이로 실질적으로 구성된 토로이드의 케이싱을 포함하는, 고무처리된 직물 스트립으로 보강된 운반용 차륜용 공기 타이어에 관한 것이다. 타이어를 해당하는 설치 테두리에 고정시키기 위해, 상기 고무처리된 직물의 축방향으로 대향하는 양쪽 모서리는 한쌍의 비드 코어 주위에 감긴다. 상기 케이싱의 크라운상에 설치된 트레드 밴드(tread band) 및 상기 케이싱과 트레드 밴드사이에 개재되고 고무처리된 직물의 방사상으로 포개진 하나 이상의 벨트에 의해 형성된 브레이커 구조은 서로 평행하게 인접하여 소정의 방향으로 배향되고, 고무 화합물의 시트에 포함되며, 420 dTex 와 840 dTex 사이의 카운트를 가진다. 위에서 고무처리된 직물의 상기 스트립 중 적어도 하나는 적어도 인장 강도를 가지는 복수의 텍스타일 보강 코드를 포함한다.
바람직한 실시예에서, 상기 코드의 카운트는 550/2 dTex이다.
상기 텍스타일 코드는 적어도 125 코드/dm의 밀도를 가지는 상기 직물에 분포되어 있는 것이 바람직하다. 유리하게는, 상기 텍스타일 코드는 PEN 또는 PET 재료 또는 방향성의 폴리아미드 섬유로 만들어진다.
타이어의 바람직한 실시예에서, 상기 고무처리된 직물은 케이싱 플라이를 구성하고 타이어의 회전축을 포함하는 방사상 평면으로 바람직하게 설치된 상기 코드를 포함한다.
타이어의 제2 바람직한 실시예에서, 브레이커 구조는 상기 코드로 보강된 고무처리된 직물의 적어도 하나의 벨트를 포함한다. 상기 벨트는 방사상으로 제일 바깥쪽 위치에 설치되는 것이 바람직하고, 코드는 원주 방향으로 배향되는 것이 바람직하다.
바람직한 실시예의 또 다른 형태에 따르면, 상기 타이어의 케이싱은 상기 고무처리된 직물의 다른 스트립, 예를 들면, 적어도 하나의 비드 코어 주위의 루프모양으로 접힌 또는 축방향으로 상기 비드 코어의 외측 위치에서 보강 테이프로서의 스트립을 포함한다.
본 발명은 제한하려는 의도없이 첨부된 도면에 도시된 것같은 몇가지 실시예에 관해서만 계속해서 설명된다.
도 1에서 번호(1)은 공지 방법으로 토로이드의 케이싱를 포함하고, 크라운 부, 숄더(3), 측벽(4) 그리고 각각 비드 코어(6), 방사상으로 외부 위치에서 상기 비드 코어에 인가된 비드 충진제(7) 그리고 축방향으로 상기 비드 코어 바깥쪽 위치에서 보강 테이프(8)를 포함하는 비드(5)를 가진 공기 타이어를 나타낸다. 케이싱은 방사상인 것이 바람직하고 탄성 재료에 타이어의 자오선면에 설치된 복수의 보강 코드(10)를 포함하고 있는 고무처리된 직물(9)에 의해 형성된 케이싱 플라이를 포함한다.
트레드 밴드(2)는 상기 케이싱의 크라운상에 설치되고, 브레이커 구조(11)은 상기 페탈 스트립과 케이싱 사이에 설치된다.
상기 브레이커 구조는 적어도 세 개의 고무처리된 직물의 벨트를 포함한다. 상기 직물의 방사상으로 가장 안쪽의 처음 두 개(12, 13)는 각 밸트내에서 서로 평행하게 배치되고, 인접한 밸트내의 것을 가로지르는 탄성 재료내에 금속 코드(14)를 포함하고, 적도면에 대해 바람직하게 5°와 35°사이의 각에서 적도면에 대해 기울어져 있다. 방사상으로 제일 바깥쪽 위치에 있는 세 번째 벨트(15)는 실질적으로 적도면으로서 배열된 폴리아미드 코드(16)를 포함하고, 전체는 공지된 방법으로 행해진다.
본 발명의 하기 실시예에서, 케이싱 플라이의 고무처리된 직물은 더욱 일반적으로는 PEN 재료로 알려져 있 폴리에틸렌 나프탈렌 2,6-디카르복실레이트로 만든어진 코드를 포함하고; 상기 직물의 탄성 모듈은 20N과 45N 사이에서 측정된 개별적인 코드의 모듈의 값에 코드의 밀도를 곱함으로써 계산된다.
실시예 1
표 1은 본 발명에 따른 케이싱 플라이(casing ply)의 직물(9)을 정의하는 데이터를 나타내고, 도 2는 부분 횡단면으로 도시된 직물의 해당하는 형상 촌법(geometrical dimensions), 즉, 값 "d"(코드의 직경), "t"(직물의 전체 두께), "x"(양쪽 표면상에서 상기 코드의 층을 덮는 고무 시트의 두께), "y", 다시 말하면, 인접한 코드 사이의 간격을 나타낸다.
케이싱 직물
코드의 카운트 (PEN 직물) 550/2 dTex
전체 카운트 (꼬인 직물의 2스트랜드) 1100 dTex
매 스트랜드 마다의 꼬임 (꼬임/dm) 48
코드 밀도 (코드/dm) 224
직물에서 코드의 부피 퍼센트 "PC%" 33%
직물의 두께 "t" (mm) 0.67
코드의 직경 "d" (mm) 0.35
코드와 직경 표면 사이의 거리 "x" (mm) 0.16
직물에서 인접한 코드 사이의 거리 "y" (mm) 0.08
직물의 탄성 모듈 (Mpa/cm) 190,608
직물의 파괴 하중 (N/cm) 1,747
실시예 2
제2 실시예에서, 케이싱 직물(9)은 앞선 실시예의 것과 동일한 재료(PEN)와 동일한 직경의 코드 그리고 동일한 탄성 조성물로 만들어지지만, 결과를 보여주는 표 2에 도시된 것처럼, 실시예 1의 직물과 비교해서 감소된 코드 밀도와, 그 결과로 직물에서 강한 재료의 감소된 부피 퍼센트를 가진다.
케이싱 직물
코드의 카운트 (PEN 직물) 550/2 dTex
전체 카운트 (꼬인 직물의 2스트랜드) 1100
매 스트랜드 마다의 꼬임 (꼬임/dm) 48
코드 밀도 (코드/dm) 128
직물에서 코드의 부피 퍼센트 "PC%" 19%
직물의 두께 "t" (mm) 0.67
코드의 직경 "d" (mm) 0.35
코드와 직경 표면 사이의 거리 "x" (mm) 0.16
직물에서 인접한 코드 사이의 거리 "y" (mm) 0.42
직물의 탄성 모듈 (Mpa/cm) 108,918
직물의 파괴 하중 (N/cm) 998
실시예 3
제3 실시예에서, 케이싱 직물(9)은 앞선 실시예의 것과 동일한 재료(PEN)와 동일한 직경의 코드 그리고 동일한 탄성 조성물로 만들어지지만, 결과를 보여주는 표 3에 도시된 것처럼, 미리 언급했던 것들 사이에서 중간값을 가지는 코드 밀도와, 그 결과로 강한 재료의 부피 퍼센트를 가진다.
케이싱 직물
코드의 카운트 (PEN 직물) 550/2 dTex
전체 카운트 (꼬인 직물의 2스트랜드) 1100
매 스트랜드 마다의 꼬임 (꼬임/dm) 48
코드 밀도 (코드/dm) 128
직물에서 코드의 부피 퍼센트 "PC%" 19%
직물의 두께 "t" (mm) 0.67
코드의 직경 "d" (mm) 0.35
코드와 직경 표면 사이의 거리 "x" (mm) 0.16
직물에서 인접한 코드 사이의 거리 "y" (mm) 0.42
직물의 탄성 모듈 (Mpa/cm) 108,918
직물의 파괴 하중 (N/cm) 998
앞선 실시예들에서, 본 발명의 목적에 대한 효과를 가지지 않기 때문에, 고무처리된 직물 화합물의 조성물은 일일이 열거되지 않는다. 여하한 경우에, 고무처리된 화합물은 언급한 모든 실시예에서 그리고 계속해서 설명될 컨트롤 직물에서 항상 동일하다.
본 발명의 또 다른 실시예는 방향성의 폴리아미드(aramid)의 코드 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 약자로 PET, 폴리비닐 알코올, 약자로 PVA 등의 다른 텍스타일 재료로 보강된 고무처리된 직물을 포함한다.
코드는 앞선 실시예에서 언급한 것과 다른 카운트를 가져도 된다. 바람직하게는 적어도 420/2 dTex 그리고 많아야 840/2 dTex이다.
방향성의 폴리아미드, 특히, 폴리-(p-페닐렌-테레프탈아미드)로 만들어진 코드를 갖는 직물, 그리고 420/2 dTex 및 840/2 dTex를 갖는 직물은 각각 표 4, 5 에 나타난 값을 가질 수 있으며, 이 표에 사용된 기호는 앞의 표와 같다:
420/2의 카운트를 갖는 방향성의 폴리아미드 코드 직물
t(mm) y(mm) x(mm) d(mm) 코드/dm PC%
0.61 0.08 0.165 0.33 278 39%
0.61 0.42 0.165 0.33 143 20%
0.61 0.14 0.165 0.33 238 33%
840/2의 카운트를 갖는 방향성의 폴리아미드 코드 직물
t(mm) y(mm) x(mm) d(mm) 코드/dm PC%
0.71 0.08 0.165 0.47 213 34%
0.71 0.42 0.165 0.47 125 29%
0.71 0.14 0.165 0.47 190 39%
기술의 현재 상태에 따라 만들어진 직물, 즉, 1840/2 dTex의 카운트를 갖는 레이온으로 만들어진 케이싱 직물에 대한 데이터와 결과, 그리고 실시예 1, 2, 3에 보인 본 발명에 따른 직물의 데이터와 결과를 아래의 표 6에서 비교를 하게 되겠다.
표는 또한 공지된 직물에 대한 본 실시예 직물에서의 파라미터 퍼센트 변화(△%)를 보여준다: 이 모든 직물에서, 두께 "x" 는 0.16mm로 동일하다.
표 6의 데이터는 본 발명에 따른 세 가지 실시예 각각에서 대조 직물과의 비교시 강한 재료, 즉 코드의 부피에서의 퍼센트 감소를 특히 분명하게 보여준다.
고무 처리한 직물코드 재료 공지된레이온 표 1PEN 표 2PEN 표 3PEN
카운트 (dTex) 1840/2 550/2 550/2 550/2
밀도 (코드/dm) 120 224 128 197
코드의 부피 퍼센트 (PC%) 45% 33% 19% 29%
△% -26.7% -57.8% -35.6%
두께 "t" (mm) 1.00 0.67 0.67 0.67
△% -33% -33% -33%
코드 직경 "d" (mm) 0.68 0.35 0.35 0.35
△% -48.5% -48.5% -48.5%
간격 "y" (mm) 0.14 0.08 0.42 0.14
△% -42% 191% 0%
직물의 탄성률 (MPa/cm) 111,432 190,608 108,918 167,633
△% 71% -2% 50%
직물의 파괴 하중 (N/cm) 1,800 1,747 998 1,537
△% -3% -45% -15%
공지의 직물에 대한 코드의 부피 퍼센트, PC% 의 감소는 26%에서 57%의 범위에 걸쳐 양적으로 아주 크게 변화하고 있음을 쉽게 알 수 있다.
이 감소에도 불구하고, 본 발명에 따른 직물의 탄성률 값은 공지의 직물에 실질적으로 동일하거나 또는 그보다 훨씬 더 크다. 따라서, 동일한 인장 강도에 있어서, 본 발명에 따른 직물의 모양 변화는 공지의 직물과 같거나 또는 그보다 아주 작다.
특히, 앞의 세 가지 실시예 직물에서의 본 발명 코드 밀도의 값은, 각각 동일한 파괴 하중(표 1)과, 동일한 탄성률(표 2)과 동일한 밀도를 갖는, 즉 보강 코드(실시예 3) 사이의 간격 y가 공지의 대조 코드와 동일한 고무 처리된 직물을 제공하는 방식으로 선택되었다.
동일한 파괴 하중에서, 실시예 1의 직물이 탄성률에서 71%의 증가를 보이는 것을 표 6에서 볼 수 있다. 반면 실질적으로 같은 탄성률(-2%)을 갖는 실시예 2의 직물은 파괴 하중에서 45%의 감소를 보여준다. 결국, 보강 코드가 대조 직물의 보강 코드에서와 같은 길이로 떨어져 있는 실시예 3의 직물은 탄성률에서의 50% 증가와 동시에 파괴 하중에서의 12% 감소를 보여주고 있다.
앞서 보인 실시예에서 본 발명에 따른 직물의 탄성률은 100,000 MPa/cm 과 200,000 MPa/cm 사이에 있음을 주목하는 것이 중요하다.
본 발명에 따른 직물의 파괴 하중 값의 감소는 이를 이용하는 완제품에서 어떤 특정의 문제를 일으키지 않는다는 사실을 또한 주목해야 한다. 왜냐하면, 파괴 하중은 높은 안전 한계에 적합해야하므로 사용중 필요한 값과는 매우 다르기 때문이다.
즉, 제품의 작동 환경에서, 구체적으로는 공기 타이어에서, 고무 처리된 보강 직물이 받게 되는 인장 강도는 직물의 응력 변형도 곡선(stress-strain curve)의 제 1 부분 내에서 구체화된다; 즉, 직물의 파괴 하중의 대략 1/6 및 1/10 사이에서 변화하도록 선택된다. 따라서, 작동 하중은 파괴 하중의 값에 관련하여 84% 와 90% 사이에서 변화하는 감소를 보여준다. 이것을 고려하면, 공지의 직물에 대해 상기 파괴 하중이 약 45% 정도 감소한다 할지라도 위험 요소를 구성하지 않는다는 것이 분명하다.
그러나, 실시예 1에 보인 바와 같이, 코드의 밀도와 카운트의 적절한 선택에 의해, 1800 N/cm 과 같거나 이보다 큰 파괴 하중을 갖는, 따라서 공지의 직물과 비교될 만한 값을 갖는 본 발명 케이싱 직물을 만드는 것이 가능하다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 출원인은 방향성의 폴리아미드 코드를 갖는 직물을 사용하는데, 카운트가 550/2 dTex 이고 밀도가 200 에서 210 코드/dm 사이에 있고, 이는 공지된 직물의 파괴 하중에 대해 약 5-10% 정도의 파괴 하중의 감소를 보여준다.
또다른 실시예가, 표 5의 마지막 줄에 나타나 있고 카운트가 840/2인 방향성의 폴리아미드 코드를 포함하고, 190 코드/의 밀도로 배치된 직물에 의해 제공된다. 바람직하게는, 본 발명에 따른 직물의 파괴 하중은 900 N/cm 과 2000 N/cm 사이에 있다. 앞서 말한 바와 같이, 본 발명에 따른 코드의 카운트는 420/2 와 840/2 dTex 사이에 있다.
840/2 이상의 카운트를 갖는 코드는 대체로 필요 이상보다 높은 파괴 하중을 갖고, 결과적으로 재료의 불필요한 설계를 낳는다는 것이 발견되었음을 주목하는 것이 중요하다.
420/2 보다 작은 카운트를 갖는 코드는, 필요한 강도 하중을 제공하는데 필요한 높은 밀도값, 즉, 재료의 탄성률의 필요 값을 얻을 가능성과 관련하여 해당 직물의 준비(고무처리)에서 문제를 일으킬 수 있다. 이와 관련하여, 본 발명에 따른 직물의 인접 코드 사이의 간격은 바람직하게 0.05 와 0.50 mm 사이에 있다. 420/2 에서 840/2 dTex 까지의 카운트 범위 내에서, 본 발명은 보강 직물의 범위를 제공하는데, 여기에서, 강한 재료(즉, 코드)의 부피 퍼센트가 크게 감소하는 반면, 사용중 기계적 성능에 대해 얻어진 값들은 공지된 값들보다 더 크다.
도 1의 케이싱(9)의 구조에 관련하여 실시예 1-5에 기술된 직물은 또한 다른 보강 구조에 적용될 수 있다; 예를 들어 타이어에 대해 원주방향으로 배열된 코드를 포함하는 벨트 어셈블리(16)의 최외각 벨트를 구성할 수도 있다.
앞의 브레이커 구조의 다른 실시예에서, 같은 직물로 되어 있고 폭이 좁으며 측면에 배치된 테이프가 적어도 두 개 있는 벨트 어셈블리의 전체 폭 이상으로 확장되는 원주 코드로서 직물의 단일 벨트를 대체하는 것이 가능하다.
본 발명에 따른 공기 타이어의 다른 실시예에서, 상기 직물은, 비드 코어(6)에 대해 축상으로 최외각 위치에 배치된 보강 테이프(8)를 구성하고 또 비드 코어 주위에 루프 모양으로 감긴 원주형 테이프를 구성한다.
본 발명에 따라, 작동중 기계적 성능의 유지 및 개선은 관련 중량의 현저한 감소로 달성될 수 있다. 이는, 본 발명에 따른 직물에서 달성한, 실질적으로 30% 와 40% 사이에서 직물의 두께가 감소한 것에 특히 관련하여, 실시예 1-5의 해당 직물과 코드에 관련한 수치 데이터를 비교함으로써 바로 알 수 있는 바와 같다. 이와 관련하여, 상기 직물에서 코드 층의 양측을 덮는 고무 화합물의 시트 두께 "x" 는 0.1 과 0.2 mm 사이의 값을 갖는다.
특히, 공지된 직물의 평방 미터당 중량은 1100 g/m2(m2당 그램)이고, 실시예 1, 2, 3의 중량은 각각 840 g/m2, 540 g/m2, 820 g/m2임을 주목해야 한다.
좀더 구체적으로, 235/40ZR18, 215/45ZR18, 275/40ZR18, 225/40ZR18, 그리고 265/35ZR18 크기의 방사상의 공기 타이어 중에서, 공지된 유형의 이들 타이어는 케이싱 플라이 전체 중량이 1400 g 와 1970 g 사이에 있는 반면, 앞의 실시예에서 언급한 재료로 구성된 본 발명 타이어는 케이싱 플라이의 전체 중량이 970 g 과 1480 g 사이에 있다.
따라서, 일반적으로, 본 발명에 따라 공기 타이어용으로 만들어진 방사상 케이싱은 종래의 케이싱에 비해 25% 와 30% 사이에서 중량이 감소된다는 이점을 준다.
아래에 기술된 바와 같이, 이 모든 것은, 중량의 상당한 감소와 기계적 성능의 향상을 동시에 가져옴으로써, 동일한 성능에 대해 회전 질량을 줄인다는 이점을 준다.
직물의 코드 부피에서의 퍼센트 감소가 강한 재료의 감소를 낳고 또 덜 강한 재료, 즉, 고무처리된 화합물의 증가를 낳으면서 기계적 특성의 향상보다는 열화를 야기시켰어야 한다는 점에서 결과는 전체적으로 예기치 않은 것이다.
본 발명에 따른 직물은 공지된 기술에 따른 직물에 비교했을 때 피로 저항에서의 향상을 보여준다는 것이 또한 발견되었다.

Claims (26)

  1. 적어도 인장강도를 가지고 있으며, 같은 방향으로 상호간에 평행하며 인접해 있고, 탄성재료(9)내로 편입된 복수의 섬유형 요소(10)로 구성되며, 탄성재료과 그 유사체로부터 제조되는 제품을 위한 고무처리된 보강 텍스타일에 있어서, 상기 섬유형 요소(10)가 상기 텍스타일의 유효 부피의 최대 40%를 차지하는 것을 특징으로 하는 보강 텍스타일.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 섬유형 요소(10)가 텍스타일 재료로부터 제조되는 것을 특징으로 하는 보강 텍스타일.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 섬유형 요소(10)가, PEN 화이버, PET 화이버 및 방향성의 폴리아미드 화이버로 구성된 군으로부터 선택되는 재료로 제조됨을 특징으로 하는 보강 텍스타일.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 섬유형 요소(10)가 텍스타일 코드임을 특징으로 하는 보강 텍스타일.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 코드(10)가 420/2 dTex 또는 840/2 dTex이거나, 상기 카운트의 사이에 놓여진 카운트를 가짐을 특징으로 하는 보강 텍스타일.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 코드(10)가 125코드/dm와 같거나 큰 밀도를 갖는 상기 텍스타일내에 놓여짐을 특징으로 하는 보강 텍스타일.
  7. 제 5항에 있어서, 두께(t)가 0.8mm이하임을 특징으로 하는 보강 텍스타일.
  8. 제 5항에 있어서, 텍스타일의 변형 표면과, 상호간에 평행하며 인접해 있는 상기 코드의 인접한 표면사이의 간격(x)이 0.1mm와 0.2mm사이임을 특징으로 하는 보강 텍스타일.
  9. 제 5항에 있어서, 상기 평행하게 인접한 코드중 하나와 그 다음 코드사이의 간격(y)이 0.05mm와 0.50mm사이임을 특징으로 하는 보강 텍스타일.
  10. 제 5항에 있어서, 탄성율이 100,000 Mpa/cm과 200,000 Mpa/cm사이임을 특징으로 하는 보강 텍스타일.
  11. 제 5항에 있어서, 파괴하중이 900 N/cm와 2000 N/cm사이임을 특징으로 하는 보강 텍스타일.
  12. 제 5항에 있어서, 총중량이 500g/m2과 900g/m2사이임을 특징으로 하는 보강 텍스타일.
  13. 대응하는 마운팅 림에 타이어를 고정시키기 위하여 축방향으로 대향하는모서리가 한쌍의 비드코어(6)주위에 싸여져 있는 고무처리된 텍스타일에 의해 형성되는 적어도 하나의 케이싱 플라이(9)로써 실질적으로 구성되는 토로이드형의 케이싱, 상기 케이싱의 크라운상에 놓여지는 트레드 밴드(2) 및 케이싱과 트레드 밴드 사이에 놓여지며, 고무처리된 텍스타일중 방사상으로 포개진 하나 또는 그 이상의 벨트로 형성되는 브레이커 구조(11)를 포함하며, 적어도 인장 강도를 가지며 상호간 평행하고 인접해 있으며, 소정의 방향으로 방향지워져 있으며, 또한 상기 고무처리된 텍스타일 스트립(7, 8, 9, 15)중 적어도 하나가 420 dTex 내지 840dTex사이의 카운트를 가지는 복수의 보강 텍스타일 코드(10, 16)로 구성됨을 특징으로 하는 고무처리된 텍스타일 스트립으로 강화된, 운반용 차륜의 공기 타이어.
  14. 제 13항에 있어서, 상기 케이싱 플라이의 고무처리된 텍스타일이 상기 텍스타일 보강 코드(10)를 포함함을 특징으로 하는 공기 타이어.
  15. 제 14항에 있어서, 상기 코드(10)가 타이어의 축회전을 포함하는 방사상 평면들 사이에 놓여짐을 특징으로 하는 공기 타이어.
  16. 제 13항에 있어서, 상기 브레이커 구조(11)가 상기 텍스타일 보강 코드(10, 16)로 강화된 적어도 하나의 고무처리된 텍스타일 벨트(13, 14, 15)를 포함함을 특징으로 하는 공기 타이어.
  17. 제 16항에 있어서, 상기 적어도 하나의 고무처리된 텍스타일 벨트(15)는 방사상으로 가장 바깥쪽 위치에 위치해 있으며, 원주상으로 배열된 상기 코드(16)를 포함함을 특징으로 하는 공기 타이어.
  18. 제 13항에 있어서, 적어도 하나의 상기 비드 코어(6)주위에 루프내로 싸여진 상기 텍스타일 코드로 강화된 적어도 하나의 고무처리된 텍스타일 스트립을 포함함을 특징으로 하는 공기 타이어.
  19. 제 13항에 있어서, 보강 테입을 형성하기 위하여 상기 비드 코어(6)중 적어도 하나의 축상 바깥쪽 위치에 놓여지는 상기 텍스타일 코드로 강화된, 적어도 하나의 고무처리된 텍스타일 스트립을 포함함을 특징으로 하는 공기 타이어.
  20. 제 13항에 있어서, 상기 텍스타일 코드(10, 16)가 PEN 화이버, PET 화이버 및 방향성의 폴리아미드 화이버로 구성된 군으로부터 선택되는 재료로 제조됨을 특징으로 하는 공기 타이어.
  21. 제 13항에 있어서, 상기 텍스타일 코드(10, 16)가 125 코드/dm이상의 밀도를 가진 텍스타일에 놓여짐을 특징으로 하는 공기 타이어.
  22. 제 21항에 있어서, 상기 코드(10, 16)의 밀도가 125코드/dm와 280코드/dm사이임을 특징으로 하는 공기 타이어.
  23. 제 13항에 있어서, 상기 코드(10, 16)의 카운트가 550/2dTex임을 특징으로 하는 공기 타이어.
  24. 제 23항에 있어서, 상기 코드(10, 16)의 밀도가 128 코드/dm과 224 코드/dm사이임을 특징으로 하는 공기 타이어.
  25. 제 23항에 있어서, 상기 인접한 코드(10, 16)사이의 간격이 0.08mm과 0.42mm사이임을 특징으로 하는 공기 타이어.
  26. 제 1항 내지 제 12항중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 보강 텍스타일을 포함함을 특징으로 하는, 탄성재료로 제조된 제품.
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